Dendritic cells exposed to MVA-based HIV-1 vaccine induce highly functional HIV-1-specific CD8+ T cell responses in HIV-1-infected individuals

Currently, MVA virus vectors carrying HIV-1 genes are being developed as HIV-1/AIDS prophylactic/therapeutic vaccines. Nevertheless, little is known about the impact of these vectors on human dendritic cells (DC) and their capacity to present HIV-1 antigens to human HIV-specific T cells. This study aimed to characterize the interaction of MVA and MVA expressing the HIV-1 genes Env-Gag-Pol-Nef of clade B (referred to as MVA-B) in human monocyte-derived dendritic cells (MDDC) and the subsequent processes of HIV-1 antigen presentation and activation of memory HIV-1-specific T lymphocytes. For these purposes, we performed ex vivo assays with MDDC and autologous lymphocytes from asymptomatic HIV-infected patients. Infection of MDDC with MVA-B or MVA, at the optimal dose of 0.3 PFU/MDDC, induced by itself a moderate degree of maturation of MDDC, involving secretion of cytokines and chemokines (IL1-ra, IL-7, TNF-α, IL-6, IL-12, IL-15, IL-8, MCP-1, MIP-1α, MIP-1β, RANTES, IP-10, MIG, and IFN-α). MDDC infected with MVA or MVA-B and following a period of 48 h or 72 h of maturation were able to migrate toward CCL19 or CCL21 chemokine gradients. MVA-B infection induced apoptosis of the infected cells and the resulting apoptotic bodies were engulfed by the uninfected MDDC, which cross-presented HIV-1 antigens to autologous CD8+ T lymphocytes. MVA-B-infected MDDC co-cultured with autologous T lymphocytes induced a highly functional HIV-specific CD8+ T cell response including proliferation, secretion of IFN-γ, IL-2, TNF-α, MIP-1β, MIP-1α, RANTES and IL-6, and strong cytotoxic activity against autologous HIV-1-infected CD4+ T lymphocytes. These results evidence the adjuvant role of the vector itself (MVA) and support the clinical development of prophylactic and therapeutic anti-HIV vaccines based on MVA-B.

Deletion of mu- and kappa-opioid receptors in mice changes epidermal hypertrophy, density of peripheral nerve endings, and itch behavior.

The mu- (MOR) and kappa- (KOR) opioid receptors have been implicated in the regulation of homeostasis of non-neuronal cells, such as keratinocytes, and sensations like pain and chronic pruritus. Therefore, we have studied the phenotype of skin after deletion of MOR and KOR. In addition, we applied a dry skin model in these knockout mice and compared the different mice before and after induction of the dermatitis in terms of epidermal thickness, epidermal peripheral nerve ending distribution, dermal inflammatory infiltrate (mast cells, CD4 positive lymphocytes), and scratching behavior. MOR knockout mice reveal as phenotype a significantly thinner epidermis and a higher density of epidermal fiber staining by protein gene product 9.5 than the wild-type counterparts. Epidermal hypertrophy, induced by the dry skin dermatitis, was significantly less developed in MOR knockout than in wild-type mice. Neither mast cells nor CD4 T(h)-lymphocytes are involved in the changes of epidermal nerve endings and epidermal homeostasis. Finally, behavior experiments revealed that MOR and KOR knockout mice scratch less after induction of dry skin dermatitis than wild-type mice. These results indicate that MOR and KOR are important in skin homeostasis, epidermal nerve fiber regulation, and pathophysiology of itching.

Robust vaccine-elicited cellular immune responses in breast milk following systemic Simian Immunodeficiency Virus DNA prime and live virus vector boost vaccination of lactating rhesus monkeys.

Breast milk transmission of HIV remains an important mode of infant HIV acquisition. Enhancement of mucosal HIV-specific immune responses in milk of HIV-infected mothers through vaccination may reduce milk virus load or protect against virus transmission in the infant gastrointestinal tract. However, the ability of HIV/SIV strategies to induce virus-specific immune responses in milk has not been studied. In this study, five uninfected, hormone-induced lactating, Mamu A*01(+) female rhesus monkey were systemically primed and boosted with rDNA and the attenuated poxvirus vector, NYVAC, containing the SIVmac239 gag-pol and envelope genes. The monkeys were boosted a second time with a recombinant Adenovirus serotype 5 vector containing matching immunogens. The vaccine-elicited immunodominant epitope-specific CD8(+) T lymphocyte response in milk was of similar or greater magnitude than that in blood and the vaginal tract but higher than that in the colon. Furthermore, the vaccine-elicited SIV Gag-specific CD4(+) and CD8(+) T lymphocyte polyfunctional cytokine responses were more robust in milk than in blood after each virus vector boost. Finally, SIV envelope-specific IgG responses were detected in milk of all monkeys after vaccination, whereas an SIV envelope-specific IgA response was only detected in one vaccinated monkey. Importantly, only limited and transient increases in the proportion of activated or CCR5-expressing CD4(+) T lymphocytes in milk occurred after vaccination. Therefore, systemic DNA prime and virus vector boost of lactating rhesus monkeys elicits potent virus-specific cellular and humoral immune responses in milk and may warrant further investigation as a strategy to impede breast milk transmission of HIV.

Dendritic cells exposed to MVA-based HIV-1 vaccine induce highly functional HIV-1-specific CD8+ T cell responses in HIV-1-infected individuals

Currently, MVA virus vectors carrying HIV-1 genes are being developed as HIV-1/AIDS prophylactic/therapeutic vaccines. Nevertheless, little is known about the impact of these vectors on human dendritic cells (DC) and their capacity to present HIV-1 antigens to human HIV-specific T cells. This study aimed to characterize the interaction of MVA and MVA expressing the HIV-1 genes Env-Gag-Pol-Nef of clade B (referred to as MVA-B) in human monocyte-derived dendritic cells (MDDC) and the subsequent processes of HIV-1 antigen presentation and activation of memory HIV-1-specific T lymphocytes. For these purposes, we performed ex vivo assays with MDDC and autologous lymphocytes from asymptomatic HIV-infected patients. Infection of MDDC with MVA-B or MVA, at the optimal dose of 0.3 PFU/MDDC, induced by itself a moderate degree of maturation of MDDC, involving secretion of cytokines and chemokines (IL1-ra, IL-7, TNF-α, IL-6, IL-12, IL-15, IL-8, MCP-1, MIP-1α, MIP-1β, RANTES, IP-10, MIG, and IFN-α). MDDC infected with MVA or MVA-B and following a period of 48 h or 72 h of maturation were able to migrate toward CCL19 or CCL21 chemokine gradients. MVA-B infection induced apoptosis of the infected cells and the resulting apoptotic bodies were engulfed by the uninfected MDDC, which cross-presented HIV-1 antigens to autologous CD8+ T lymphocytes. MVA-B-infected MDDC co-cultured with autologous T lymphocytes induced a highly functional HIV-specific CD8+ T cell response including proliferation, secretion of IFN-γ, IL-2, TNF-α, MIP-1β, MIP-1α, RANTES and IL-6, and strong cytotoxic activity against autologous HIV-1-infected CD4+ T lymphocytes. These results evidence the adjuvant role of the vector itself (MVA) and support the clinical development of prophylactic and therapeutic anti-HIV vaccines based on MVA-B.

Dendritic cells exposed to MVA-based HIV-1 vaccine induce highly functional HIV-1-specific CD8+ T cell responses in HIV-1-infected individuals

Currently, MVA virus vectors carrying HIV-1 genes are being developed as HIV-1/AIDS prophylactic/therapeutic vaccines. Nevertheless, little is known about the impact of these vectors on human dendritic cells (DC) and their capacity to present HIV-1 antigens to human HIV-specific T cells. This study aimed to characterize the interaction of MVA and MVA expressing the HIV-1 genes Env-Gag-Pol-Nef of clade B (referred to as MVA-B) in human monocyte-derived dendritic cells (MDDC) and the subsequent processes of HIV-1 antigen presentation and activation of memory HIV-1-specific T lymphocytes. For these purposes, we performed ex vivo assays with MDDC and autologous lymphocytes from asymptomatic HIV-infected patients. Infection of MDDC with MVA-B or MVA, at the optimal dose of 0.3 PFU/MDDC, induced by itself a moderate degree of maturation of MDDC, involving secretion of cytokines and chemokines (IL1-ra, IL-7, TNF-α, IL-6, IL-12, IL-15, IL-8, MCP-1, MIP-1α, MIP-1β, RANTES, IP-10, MIG, and IFN-α). MDDC infected with MVA or MVA-B and following a period of 48 h or 72 h of maturation were able to migrate toward CCL19 or CCL21 chemokine gradients. MVA-B infection induced apoptosis of the infected cells and the resulting apoptotic bodies were engulfed by the uninfected MDDC, which cross-presented HIV-1 antigens to autologous CD8+ T lymphocytes. MVA-B-infected MDDC co-cultured with autologous T lymphocytes induced a highly functional HIV-specific CD8+ T cell response including proliferation, secretion of IFN-γ, IL-2, TNF-α, MIP-1β, MIP-1α, RANTES and IL-6, and strong cytotoxic activity against autologous HIV-1-infected CD4+ T lymphocytes. These results evidence the adjuvant role of the vector itself (MVA) and support the clinical development of prophylactic and therapeutic anti-HIV vaccines based on MVA-B.

A new multidisciplinary home care telemedicine system to monitor stable chronic human immunodeficiency virus-infected patients: a randomized study.

Background: Antiretroviral therapy has changed the natural history of human immunodeficiency virus (HIV) infection in developed countries, where it has become a chronic disease. This clinical scenario requires a new approach to simplify follow-up appointments and facilitate access to healthcare professionals. Methodology: We developed a new internet-based home care model covering the entire management of chronic HIV-infected patients. This was called Virtual Hospital. We report the results of a prospective randomised study performed over two years, comparing standard care received by HIV-infected patients with Virtual Hospital care. HIV-infected patients with access to a computer and broadband were randomised to be monitored either through Virtual Hospital (Arm I) or through standard care at the day hospital (Arm II). After one year of follow up, patients switched their care to the other arm. Virtual Hospital offered four main services: Virtual Consultations, Telepharmacy, Virtual Library and Virtual Community. A technical and clinical evaluation of Virtual Hospital was carried out. Findings: Of the 83 randomised patients, 42 were monitored during the first year through Virtual Hospital (Arm I) and 41 through standard care (Arm II). Baseline characteristics of patients were similar in the two arms. The level of technical satisfaction with the virtual system was high: 85% of patients considered that Virtual Hospital improved their access to clinical data and they felt comfortable with the videoconference system. Neither clinical parameters [level of CD4 + T lymphocytes, proportion of patients with an undetectable level of viral load (p = 0.21) and compliance levels 90% (p = 0.58)] nor the evaluation of quality of life or psychological questionnaires changed significantly between the two types of care. Conclusions: Virtual Hospital is a feasible and safe tool for the multidisciplinary home care of chronic HIV patients. Telemedicine should be considered as an appropriate support service for the management of chronic HIV infection.

Autoimmune diseases in the TH17 era

A new subtype of CD4+ T lymphocytes characterized by the production of interleukin 17, i.e., TH17 cells, has been recently described. This novel T cell subset is distinct from type 1 and type 2 T helper cells. The major feature of this subpopulation is to generate significant amounts of pro-inflammatory cytokines, therefore appearing to be critically involved in protection against infection caused by extracellular microorganisms, and in the pathogenesis of autoimmune diseases and allergy. The dynamic balance among subsets of T cells is important for the modulation of several steps of the immune response. Disturbances in this balance may cause a shift from normal immunologic physiology to the development of immune-mediated disorders. In autoimmune diseases, the fine balance between the proportion and degree of activation of the various T lymphocyte subsets can contribute to persistent undesirable inflammatory responses and tissue replacement by fibrosis. This review highlights the importance of TH17 cells in this process by providing an update on the biology of these cells and focusing on their biology and differentiation processes in the context of immune-mediated chronic inflammatory diseases.

Melanosomal targeting sequences from gp100 are essential for MHC class II-restricted endogenous epitope presentation and mobilization to endosomal compartments

CD4+ T lymphocytes play an important role in CD8+ T cell-mediated responses against tumors. Considering that about 20% of melanomas express major histocompatibility complex (MHC) class II, it is plausible that concomitant antigenic presentation by MHC class I and class II complexes shapes positive (helper T cells) or negative (regulatory T cells) anti-tumor responses. Interestingly, gp100, a melanoma antigen, can be presented by both MHC class I and class II when expressed endogenously, suggesting that it can reach endosomal/MHC class II compartments (MIIC). Here, we demonstrated that the gp100 putative amino-terminal signal sequence and the last 70 residues in carboxy-terminus, are essential for MIIC localization and MHC class II presentation. Confocal microscopy analyses confirmed that gp100 was localized in LAMP-1+ endosomal/MIIC. Gp100-targeting sequences were characterized by deleting different sections in the carboxy-terminus (residues 590 to 661). Transfection in 293T cells, expressing MHC class I and class II molecules, revealed that specific deletions in carboxy-terminus resulted in decreased MHC class II presentation, without effects on MHC class I presentation, suggesting a role in MIIC trafficking for these deleted sections. Then, we used these gp100-targeting sequences to mobilize the green fluorescent protein (GFP) to endosomal compartments, and to allow MHC class II and class I presentation of minimal endogenous epitopes. Thus, we concluded that these specific sequences are MIIC targeting motifs. Consequently, these sequences could be included in expression cassettes for endogenously expressed tumor or viral antigens to promote MHC class II and class I presentation and optimize in vivo T cell responses, or as an in vitro tool for characterization of new MHC class II epitopes.

Étude des voies d’apprêtement des antigènes viraux menant à la présentation antigénique par les CMH de classe I

Le contrôle immunitaire des infections virales est effectué, en grande partie, par les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques. Pour y parvenir, les lymphocytes T CD8+ doivent être en mesure de reconnaître les cellules infectées et de les éliminer. Cette reconnaissance des cellules infectées s’effectue par l’interaction du récepteur T (TCR) des lymphocytes T CD8+ et des peptides viraux associés au complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe I à la surface des cellules hôtes. Cette interaction constitue l’élément déclencheur permettant l’élimination de la cellule infectée. On comprend donc toute l’importance des mécanismes cellulaires menant à la génération des peptides antigéniques à partir des protéines virales produites au cours d’une infection. La vision traditionnelle de cet apprêtement protéique menant à la présentation d’antigènes par les molécules du CMH propose deux voies cataboliques distinctes. En effet, il est largement admis que les antigènes endogènes sont apprêtés par la voie dite ‘‘classique’’ de présentation antigénique par les CMH de classe I. Cette voie implique la dégradation des antigènes intracellulaires par le protéasome dans le cytoplasme, le transport des peptides résultant de cette dégradation à l’intérieur du réticulum endoplasmique, leur chargement sur les molécules du CMH de classe I et finalement le transport des complexes peptide-CMH à la surface de la cellule où ils pourront activer les lymphocytes T CD8+. Dans la seconde voie impliquant des antigènes exogènes, le dogme veut que ceux-ci soient apprêtés par les protéases du compartiment endovacuolaire. Les peptides ainsi générés sont directement chargés sur les molécules de CMH de classe II à l’intérieur de ce compartiment. Par la suite, des mécanismes de recyclage vésiculaire assurent le transport des complexes peptide-CMH de classe II à la surface de la cellule afin de stimuler les lymphocytes T CD4+. Cependant, cette stricte ségrégation des voies d’apprêtement antigénique a été durement éprouvée par la capacité des cellules présentatrices d’antigènes à effectuer l’apprêtement d’antigènes exogènes et permettre leur présentation sur des molécules de CMH de classe I. De plus, l’identification récente de peptides d’origine intracellulaire associés à des molécules de CMH de classe II a clairement indiqué la présence d’interactions entre les deux voies d’apprêtement antigénique permettant de transgresser le dogme préalablement établi. L’objectif du travail présenté ici était de caractériser les voies d’apprêtement antigénique menant à la présentation d’antigènes viraux par les molécules du CMH de classe I lors d’une infection par le virus de l’Herpès simplex de type I (HSV-1). Dans les résultats rapportés ici, nous décrivons une nouvelle voie d’apprêtement antigénique résultant de la formation d’autophagosomes dans les cellules infectées. Cette nouvelle voie permet le transfert d’antigènes viraux vers un compartiment vacuolaire dégradatif dans la phase tardive de l’infection par le virus HSV-1. Cette mise en branle d’une seconde voie d’apprêtement antigénique permet d’augmenter le niveau de présentation de la glycoprotéine B (gB) virale utilisée comme modèle dans cette étude. De plus, nos résultats décrivent la formation d’une nouvelle forme d’autophagosomes dérivés de l’enveloppe nucléaire en réponse à l’infection par le virus HSV-1. Ces nouveaux autophagosomes permettent le transfert d’antigènes viraux vers un compartiment vacuolaire lytique, action également assurée par les autophagosomes dits classiques. Dans la deuxième partie du travail présenté ici, nous utilisons l’infection par le virus HSV-1 et la production de la gB qui en résulte pour étudier le trafic membranaire permettant le transfert de la gB vers un compartiment vacuolaire dégradatif. Nos résultats mettent en valeur l’importance du réticulum endoplasmique, et des compartiments autophagiques qui en dérivent, dans ces mécanismes de transfert antigénique permettant d’amplifier la présentation antigénique de la protéine virale gB sur des CMH de classe I via une voie vacuolaire. L’ensemble de nos résultats démontrent également une étroite collaboration entre la voie classique de présentation antigénique par les CMH de classe I et la voie vacuolaire soulignant, encore une fois, la présence d’interaction entre les deux voies.

HIV-1 Vpr up-regulates expression of ligands for the activating NKG2D receptor and promotes NK cell-mediated killing

HIV upregulates cell-surface expression of specific ligands for the activating NKG2D receptor, including ULBP-1, -2, -3, but not MICA or MICB, in infected cells both in vitro and in vivo. However, the viral factor(s) involved in NKG2D ligand expression still remains undefined. HIV-1 Vpr activates the DNA damage/stress-sensing ATR kinase and promotes G2 cell-cycle arrest, conditions known to upregulate NKG2D ligands. We report here that HIV-1 selectively induces cell-surface expression of ULBP-2 in primary CD4+ T-lymphocytes by a process that is Vpr-dependent. Importantly, Vpr enhanced the susceptibility of HIV-1-infected cells to NK cell-mediated killing. Strikingly, Vpr alone was sufficient to upregulate expression of all NKG2D ligands and thus promoted efficient NKG2D-dependent NK cell-mediated killing. Delivery of virion-associated Vpr via defective HIV-1 particles induced analogous biological effects in non-infected target cells, suggesting that Vpr may act similarly beyond infected cells. All these activities relied on Vpr ability to activate the ATR-mediated DNA damage/stress checkpoint. Overall, these results indicate that Vpr is a key determinant responsible for HIV-1-induced upregulation of NKG2D ligands and further suggest an immunomodulatory role for Vpr that may not only contribute to HIV-1-induced CD4+ T-lymphocyte depletion but may also take part in HIV-1-induced NK cell dysfunction.

Structure quaternaire des récepteurs de chimiokines CXCR4 et CCR2 et interaction avec leurs effecteurs

Thèse réalisée en cotutelle avec l'université Montpellier2 dans le laboratoire de pharmacologie moléculaire de Jean-Philippe Pin à l'institut de génomique fonctionnelle (IGF), Montpellier, France.

Réponse cellulaire pan-spécifique : analyse de la présentation d’antigènes conservés du virus de l’influenza

Les méthodes de vaccination actuelles contre l’influenza, axées sur la réponse à anticorps dirigée contre des antigènes hautement variables, nécessitent la production d’un vaccin pour chaque nouvelle souche. Le défi est maintenant de stimuler simultanément une réponse cellulaire pan-spécifique ciblant des antigènes conservés du virus, tel que la protéine de la matrice (M1) ou la nucléoprotéine (NP). Or, la présentation antigénique de ces protéines est peu définie chez l’humain. Nous avons analysé la présentation endogène par les complexes majeurs d’histocompatibilité de classes (CMH)-I et -II de M1 et de NP. Ainsi, les protéines M1 et NP ont été exprimées dans des cellules présentatrices d’antigènes (CPAs). Notamment, des épitopes de M1 et de NP endogènes peuvent être présentées par CMH-I et -II, ce qui résulte en une activation respectivement de lymphocytes T CD8+ et CD4+ précédemment isolés. Étant donné l’importance des lymphocytes T CD4+ dans la réponse cellulaire, nous avons cloné M1 ou NP en fusion avec des séquences de la protéine gp100 permettant la mobilisation vers les compartiments du CMH-II sans affecter la présentation par CMH-I. Des CPAs exprimant de façon endogène ces constructions modifiées ou sauvages ont ensuite été utilisées pour stimuler in vitro des lymphocytes T humains dont la qualité a été évaluée selon la production de cytokines et la présence de molécules de surface (ELISA ou marquage de cytokines intracellulaire). Nous avons observé une expansion de lymphocytes T CD8+ et CD4+ effecteurs spécifiques sécrétant diverses cytokines pro-inflammatoires (IFN-γ, TNF, MIP-1β) dans des proportions comparables avec une présentation par CMH-II basale ou améliorée. Cette qualité indépendante du niveau de présentation endogène par CMH-II de M1 et de NP des lymphocytes T CD4+ et CD8+ suggère que cette présentation est suffisante à court terme. En outre, la présentation endogène de M1 et NP a permis de stimuler des lymphocytes T spécifiques à des épitopes conservés du virus, tel qu’identifié à l’aide une méthode d’identification originale basée sur des segments d’ARNm, « mRNA PCR-based epitope chase (mPEC) ». Ensemble, ces nouvelles connaissances sur la présentation antigénique de M1 et de NP pourraient servir à établir de nouvelles stratégies vaccinales pan-spécifiques contre l’influenza.

Exploration pathologique des souris transgéniques porteuses du gène VPU de VIH-1

L‟infection par le VIH-1, chez les patients, affecte principalement le système immunitaire et conduit à une destruction graduelle des lymphocytes T CD4 et, par conséquent, entraîne un état d‟immunodéficience. Cette immunodéficience permet l'établissement d‟infections opportunistes qui sont responsables de manifestations cliniques associées au Sida. Ces patients peuvent aussi développer des lymphomes, lésions du système nerveux central et une atteinte rénale. L'ampleur et la sévérité des conditions associées observées chez les patients infectés par le VIH-1 ne peuvent être imputées seulement au processus infectieux et à la déplétion des cellules T CD4+. Ceci suggère que les produits des gènes de régulation pourraient avoir des effets cytopathogènes. Cependant, les études sur la physiopathogenèse induite par le VIH ou ses différents gènes ont été difficiles à mener en raison de l'absence d'animaux de laboratoire infectés par ce virus. Ceux-ci auraient pu aider à disséquer le rôle des différents composants du génome viral et les mécanismes pathogénétiques impliqués. Pour pallier cette contrainte, nous avons produit le premier modèle de souris transgéniques pour le gène vpu. Vpu code pour une phosphoprotéine membranaire avec plusieurs fonctions connues. Elle participe au relargage des virions à la surface cellulaire, induit la dégradation des CD4, induit la régulation négative des CMH-1, augmente la susceptibilité à la mort cellulaire des lymphocytes T infectés par le VIH et favorise la réplication virale en empêchant les mécanismes antiviraux cellulaires. Dans ce travail, nous avons caractérisé pathologiquement un modèle de souris transgéniques porteuses du gène vpu du VIH-1. Nos résultats démontrent que l‟expression de vpu chez les souris transgéniques induit le développement spontané d‟une hyperplasie lymphoïde pansystémique, une splénomégalie avec une hyperplasie lymphoïde folliculaire évoluant en lésions prémalignes et malignes qui présentent certaines similarités avec la maladie de Castleman et une iv glomérulonéphrite mesangioproliférative qui rappelle certaines altérations de néphropathie associée au VIH chez les patients infectés. L‟ensemble des altérations démontre que les souris Tg/vpu développent une activation chronique et non spécifique du système immunitaire. Dans cette activation immunitaire, une dérégulation de l‟IL-6 et une hyperplasie du réseau de cellules métallophiliques pourraient être impliquées. D‟autres résultats obtenus sur les évaluations du fonctionnement du système immunitaire de la rate et du thymus mettent en évidence une susceptibilité augmentée des lymphocytes des tissus lymphoïdes aux effets apoptotiques de la dexaméthasone et des lipopolysaccharides et un retard dans le repeuplement par les cellules d‟organes lymphoïdes ainsi qu‟une réaction inflammatoire (Schwartzman) exacerbée et des anomalies dans la réaction d‟hypersensibilité retardée expérimentale. Ce modèle transgénique reproduit plusieurs anomalies rencontrées chez les patients infectés par le VIH et ouvre de nouvelles hypothèses sur la pathogenèse de l‟infection par le VIH.

Modulation de la réponse immunitaire dans le cerveau par la barrière hémato-encéphalique : implication en sclérose en plaques

La sclérose en plaques (SEP) est une maladie inflammatoire du système nerveux central (SNC) caractérisée par une infiltration périvasculaire de cellules mononucléaires, telles que les lymphocytes T CD4+ et CD8+, les lymphocytes B ainsi que les cellules myéloïdes qui comprend les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques (DCs). Ce phénomène d’infiltration est dû à une fragilisation de la barrière hémato-encéphalique (BHE). L’entrée des cellules immunitaires au SNC va mener à la destruction de la gaine de myéline et donc à l’apparition de plaques de démyélinisation. Ainsi, nous avons émis l’hypothèse que la migration des divers sous-types de cellules immunitaires du sang périphérique à travers la BHE est contrôlée par des mécanismes moléculaires distincts et spécifiques à chaque type cellulaire. Afin de répondre à cette hypothèse, quatre différentes études ont été mises sur pieds. En premier lieu, nous démontrons un effet bénéfique des statines sur la BHE en SEP, en diminuant la migration des lymphocytes T et des monocytes, et en diminuant la diffusion de marqueurs moléculaire soluble. Ce phénomène s’opère via la suppression du processus d’isoprenylation, et en empêchant probablement la contraction des cellules endothéliales de la BHE. De plus, nous démontrons que les monocytes qui migrent au SNC en condition inflammé sont en mesures de se différencier en DCs et d’induire une réponse inflammatoire de la part des lymphocytes T CD4+. La migration des monocytes à travers la BHE est contrôlée par une nouvelle molécule d’adhérence nommée Ninjurin-1. Le blocage de Ninjurin-1 conduit à une inhibition spécifique de la migration des monocytes in vitro, ainsi qu’à une amélioration des signes cliniques du modèle animal de la SEP, soit l’encéphalomyélite auto-immune expérimentale (EAE). Finalement, nous démontrons que la migration des lymphocytes T CD8+ au SNC s’effectue via l’intégrine alpha-4. De plus, la majorité des lymphocytes T CD8+ que l’on retrouve dans le liquide céphalo-rachidien de patients SEP, dans le SNC de souris EAE ainsi que dans le SNC de souris infectée au virus de l’hépatite murine portent un phénotype effecteur mémoire. Ces données pourraient expliquer l’émergence de leucoencéphalopathie multifocale progressive observée chez certains patients SEP traités au natalizumab, un anticorps dirigé contre l’intégrine alpha-4. En conclusion, notre étude a permis de démontrer l’importance des monocytes provenant de la périphérie dans le processus inflammatoire prenant part au SNC en SEP. L’inhibition d’entrée de ces cellules pourrait s’avérer bénéfique en SEP tout en permettant l’immuno-surveillance du cerveau, ce que l’anti-alpha-4 intégrine ne permet pas. Les statines pourraient s’avérer une autre option intéressante puisqu’elles agissent sur les processus inflammatoires impliqués dans la SEP.

Mécanismes moléculaires de la réplication préférentielle du VIH-1 dans les cellules à polarisation Th1Th17 versus Th1 : rôle de PPARG dans la régulation négative de la réplication virale

Les cellules T CD4+ humaines sont hétérogènes du point de vue de la permissivité à l’infection par le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1). Notre laboratoire a préalablement démontré que les cellules Th1 à phénotype CXCR3+CCR6- sont relativement résistantes à l’infection par le VIH-1 alors que les cellules Th1Th17 à phénotype CXCR3+CCR6+ y sont hautement permissives. La réplication du VIH dépend de plusieurs facteurs cellulaires de restriction ou de permissivité agissant à différentes étapes du cycle viral. Toutefois, malgré plusieurs avancées, la compréhension des voies de signalisation cellulaire impliquées dans la régulation de la réplication du VIH est encore limitée. L’objectif majeur de ce projet de maîtrise est de caractériser les mécanismes moléculaires de la permissivité et de la résistance au VIH respectivement dans les cellules Th1Th17 et Th1. Ce mémoire est divisé en quatre parties qui visent: (i) l’identification des voies canoniques et des fonctions biologiques différemment régulées dans les cellules Th1Th17 versus Th1 par l’analyse de leur transcriptome au niveau du génome entier; (ii) la validation de l’expression différentielle des gènes d’intérêt identifiés par biopuces au niveau des transcrits et des protéines; (iii) la caractérisation du rôle fonctionnel de certains de ces facteurs (i.e., PPARG, AhR) sur la réplication du VIH dans les cellules Th1Th17 versus Th1; et (iv) l’identification du niveau auquel ces facteurs interfèrent avec le cycle de réplication du VIH. Nos résultats d’analyse du transcriptome du génome entier par Gene Set Enrichment Analysis et Ingenuity Pathway Analysis indiquent que les cellules à profil Th1Th17 sont plus susceptibles à l’activation cellulaire et à l’apoptose, favorisent plus l’inflammation et expriment moins fortement les gènes liés à la dégradation protéosomale comparé aux cellules à profil Th1. Ces différences dans la régulation de diverses voies et fonctions biologiques permettent en partie d’expliquer la susceptibilité à l’infection par le VIH dans ces cellules. Nous avons ensuite confirmé l’expression différentielle de certains gènes d’intérêt dans les cellules Th1Th17 (CXCR6, PPARG, ARNTL, CTSH, PTPN13, MAP3K4) versus Th1 (SERPINB6, PTK2) au niveau de l’ARNm et des protéines. Finalement, nous avons démontré le rôle des facteurs de transcription PPARG et AhR dans la régulation de la réplication du VIH. L’activation de la voie PPARG par la rosiglitazone induit la diminution importante de la réplication du VIH dans les cellules T CD4+, alors que l’activation de la voie AhR par les ligands exogènes TCDD et FICZ augmente de façon significative la réplication virale. Nous proposons que la voie PPARG agit comme un régulateur négatif de la réplication du VIH dans ces cellules, en interférant avec la polarisation Th17 et probablement en inhibant l’activité transcriptionnelle du facteur NF-kB. Les rôles des formes nucléaires versus cytoplasmiques du récepteur Ahr semblent être diamétralement opposés, dans la mesure où l’interférence ARN contre AhR s’associe également à l’augmentation de la réplication virale. Il est ainsi possible que la forme cytoplasmique d’AhR, connue par son activité E3 ligase, participe à la dégradation protéosomale des particules virales. Le mécanisme par lequel le AhR nucléaire versus cytoplasmique interfère avec la réplication virale est en cours d’étude au laboratoire. Cette étude représente la première caractérisation de l’expression différentielle de gènes au niveau du génome entier de sous-populations T CD4+ permissives versus résistantes à l’infection par le VIH. Nos résultats identifient de nouvelles cibles moléculaires pour de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à limiter la réplication du VIH dans les lymphocytes T CD4+ primaires.